基于IBM RFID中間件的圖書(shū)管理系統(tǒng)構(gòu)建

引言
    無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)即RFID(Ridio Frequency Identification)技術(shù)，是采用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸通信，以達(dá)到識(shí)別并交互數(shù)據(jù)的一種快速識(shí)別技術(shù)。其基本硬件組成包括電子標(biāo)簽、天線和閱讀器。RFID系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入由天線激活的RF區(qū)域時(shí)，天線的射頻信號(hào)將激活標(biāo)簽，讀寫(xiě)器發(fā)出一種調(diào)制信號(hào)，標(biāo)簽對(duì)調(diào)制信號(hào)解調(diào)并把解調(diào)信號(hào)發(fā)回讀寫(xiě)器，讀寫(xiě)器再把讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)。PC機(jī)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷數(shù)據(jù)的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
    與目前應(yīng)用廣泛的基于光學(xué)技術(shù)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)如條形碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)：一次處理多個(gè)標(biāo)簽、可將處理的狀態(tài)寫(xiě)入標(biāo)簽、標(biāo)簽具有持久性、信息接收傳播穿透性強(qiáng)、存儲(chǔ)信息容量大、種類(lèi)多、可重復(fù)利用等。因此，RFID技術(shù)受到了圖書(shū)館界的重視，目前世界上已有數(shù)百家圖書(shū)館應(yīng)用了這一技術(shù)。但是RFID設(shè)備與圖書(shū)管理系統(tǒng)之間的整合耗費(fèi)大且技術(shù)復(fù)雜，使多數(shù)圖書(shū)館對(duì)應(yīng)用RFID技術(shù)采取了謹(jǐn)慎的態(tài)度。近年來(lái)，一些大型的軟件公司，如IBM、Sun、Microsoft等，都推出了支持RFID技術(shù)的中間件，解決了技術(shù)和成本兩方面的問(wèn)題，為RFID技術(shù)在圖書(shū)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用開(kāi)辟了一片新的天地。本文利用IBM RFID中間件給構(gòu)建了一種利用RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)。

1 RFlD中間件
    中間件是位于平臺(tái)(硬件和操作系統(tǒng))與后端應(yīng)用程序的通用服務(wù)，這些服務(wù)具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議。針對(duì)不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)，它們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實(shí)現(xiàn)。中間件提供的程序接口定義了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境，不管底層的計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中問(wèn)件升級(jí)更新，并保持中間件對(duì)外的接口定義不變，應(yīng)用軟件幾乎不需要任何修改。RFID中間件的引入大大減少了圖書(shū)管理系統(tǒng)在應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)中的重大投資，加速了RFID技術(shù)在圖書(shū)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)程。
    RFID中間件是一種面向消息的中間件。RFID的相關(guān)數(shù)據(jù)是以消息的形式，從一個(gè)程序以異步的方式傳送到另一個(gè)或多個(gè)程序，傳送者不必等待回應(yīng)。它具有以下特征：
    獨(dú)立于架構(gòu)——RFID中間件獨(dú)立并介于RFID讀寫(xiě)器與后端應(yīng)用程序之間，并且能夠與多個(gè)RFID讀寫(xiě)器以及多個(gè)后端應(yīng)用程序鏈接，可減輕架構(gòu)與維護(hù)的復(fù)雜性。
    數(shù)據(jù)流——RFID中間件的主要目的在于將實(shí)體對(duì)象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對(duì)象，因此數(shù)據(jù)處理是RFID中間件最重要的功能。RFID中間件具有資料收集、過(guò)濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對(duì)象信息傳到后端應(yīng)用系統(tǒng)。
    處理流——RFID中間件采用程序邏輯及存儲(chǔ)再傳送的功能來(lái)提供順序的消息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)與管理的能力。
    基于標(biāo)準(zhǔn)——RFID中間件必須基于標(biāo)準(zhǔn)。目前，EPCglobal為不同目標(biāo)的全球唯一識(shí)別號(hào)碼提出了通用標(biāo)準(zhǔn)，即EPC(電子編碼)。EPC存放在RFID標(biāo)簽中，被RFID讀寫(xiě)器讀出后，即可提供追蹤EPC所代表的目標(biāo)及相關(guān)信息，并立即識(shí)別目標(biāo)數(shù)據(jù)，有效地提高了信息透明度。

2 IBM RFID中間件
2．1 IBM RFID中間件架構(gòu)
    IBM RFID中間件的架構(gòu)體系如圖2所示，主要包括邊緣控制器和前端服務(wù)器兩部分。邊緣控制器主要負(fù)責(zé)與RFID硬件設(shè)備之間的通信，對(duì)RFID讀寫(xiě)器所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、整合，將其提供給前端服務(wù)器，前端服務(wù)器充當(dāng)了所有RFID設(shè)備信息采集的匯合中心，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并與后臺(tái)管理系統(tǒng)整合。邊緣控制器主要由控制器、過(guò)濾器、讀寫(xiě)器代理等組成。前端服務(wù)器基于J2EE標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境，主要由WebSphere服務(wù)器(WebSphere Application Server即WAS)、MQ中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)代理等部分組成。邊緣控制器與前端服務(wù)器之間采用發(fā)布主題／訂閱主題的方式通信。

2．2 IBM RFID中間件數(shù)據(jù)流向
2．2．1 數(shù)據(jù)流上傳過(guò)程
    RFID閱讀器獲得標(biāo)簽數(shù)據(jù)之后，通過(guò)代理服務(wù)器將其發(fā)布到Microbroker總線；控制器和過(guò)濾器訂閱了標(biāo)簽數(shù)據(jù)這一主題，就從Microbroker總線上得到數(shù)據(jù)，過(guò)濾器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，忽略重復(fù)的標(biāo)簽信息，將正確的標(biāo)簽信息的頭信息去掉，然后將處理后的標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)布到Microbroker總線上，由MB Bridge模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到前端服務(wù)器。前端服務(wù)器訂閱了處理后的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，然后將其提供給WebSphere應(yīng)用服務(wù)器。WebSphere應(yīng)用服務(wù)器中的消息驅(qū)動(dòng)Bean對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾、整理，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器模塊，最后數(shù)據(jù)通過(guò)MQ以XML的格式流入后端應(yīng)用系統(tǒng)為用戶(hù)所用。
2．2．2 數(shù)據(jù)流上傳過(guò)程，即控制信息的傳送，是數(shù)據(jù)流上傳的逆過(guò)程。

3 IBM RFID中間件在圖書(shū)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用
    利用IBM RFID中間件來(lái)構(gòu)建RFID圖書(shū)管理系統(tǒng)簡(jiǎn)單而快速。IBM RFID中間件在圖書(shū)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖2所示。
    在RFID硬件系統(tǒng)中，由于讀寫(xiě)器可對(duì)粘貼于書(shū)中的標(biāo)簽信息隨時(shí)讀寫(xiě)，所以在圖書(shū)館中不同的管理位置，利用圖2中的信息傳輸關(guān)系，就可以實(shí)現(xiàn)后端圖書(shū)管理系統(tǒng)對(duì)前端RFID硬件設(shè)備的智能控制。
3．1 信息采集操作
    信息采集操作負(fù)責(zé)圖書(shū)信息采集工作。由于RFID讀寫(xiě)器對(duì)于被讀取的標(biāo)簽沒(méi)有位置、方向的嚴(yán)格要求，所以通過(guò)RFID讀寫(xiě)器，激活圖書(shū)中標(biāo)簽的安全位，就可根據(jù)標(biāo)簽中的有關(guān)信息自動(dòng)定位掉架的圖書(shū)或判斷圖書(shū)正確的排架位置、可以自動(dòng)把不同地點(diǎn)的書(shū)分發(fā)到相應(yīng)的位置、還可以通過(guò)RFID反饋的圖書(shū)信息了解圖書(shū)的借閱頻率、圖書(shū)的復(fù)本情況等，經(jīng)過(guò)管理信息系統(tǒng)的信息匯總，為圖書(shū)館管理人員和訪問(wèn)人員提供有效的決策信息。
3．2 信息加工操作
    信息加工操作進(jìn)行圖書(shū)編目工作，圖書(shū)管理人員使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的著錄格式對(duì)圖書(shū)進(jìn)行規(guī)范化著錄，通過(guò)閱讀器對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行信息存儲(chǔ)，由于RFID標(biāo)簽的最大存儲(chǔ)量可達(dá)Megabytes，可以對(duì)數(shù)據(jù)容量進(jìn)行擴(kuò)充，存儲(chǔ)更多的與圖書(shū)相關(guān)的信息。
3．3 流通服務(wù)操作
    流通是圖書(shū)館業(yè)務(wù)的主要環(huán)節(jié)之一，包括借書(shū)、還書(shū)、續(xù)借、讀者管理、罰款等環(huán)節(jié)。由于該系統(tǒng)可使客戶(hù)自行檢測(cè)圖書(shū)中的條目，因此在流通服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，客戶(hù)不需要管理人員的幫助都就能自主完成。當(dāng)圖書(shū)出庫(kù)時(shí)，RFID讀寫(xiě)器自動(dòng)讀取存儲(chǔ)在圖書(shū)標(biāo)簽中EPC(電子編碼)，并將借閱的圖書(shū)信息、出庫(kù)信息、讀者的基本信息一同寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。圖書(shū)在自動(dòng)還書(shū)箱處被還上時(shí)，圖書(shū)的借出身份又被被重新設(shè)置上，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以供其他用戶(hù)借出。
3．4 安全保障操作
    當(dāng)客戶(hù)攜帶圖書(shū)通過(guò)安檢門(mén)時(shí)，安裝于安檢門(mén)處的RFID讀寫(xiě)器讀取圖書(shū)中EPC碼，以確定圖書(shū)是否被允許帶出。當(dāng)未辦理完借出手續(xù)或禁止借出的圖書(shū)在出門(mén)時(shí)，安檢裝置會(huì)報(bào)警，提醒管理人員及時(shí)阻止，而且能夠顯示被盜圖書(shū)的詳細(xì)資料，有效防止圖書(shū)盜竊。
3. 5 聯(lián)機(jī)服務(wù)操作
    聯(lián)機(jī)服務(wù)操作通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)向讀者提示閱覽區(qū)圖書(shū)的當(dāng)前架位信息，圖書(shū)的借閱信息等，滿(mǎn)足圖書(shū)館工作人員和一般讀者的查詢(xún)要求。
    另外，通過(guò)Internet網(wǎng)，在世界上任何一個(gè)角落，只要擁有一個(gè)終端電腦，一個(gè)Modem或Fax／Modem卡相應(yīng)的通信連接軟件即可上網(wǎng)查詢(xún)?cè)撓到y(tǒng)，滿(mǎn)足所有用戶(hù)的訪問(wèn)需求。

4 結(jié)語(yǔ)
    基于IBM RFID中間件的圖書(shū)管理系統(tǒng)以IBM RFID中間件為紐帶，將先進(jìn)的RFID技術(shù)同圖書(shū)管理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。它對(duì)下屏蔽RFID設(shè)備的硬件差異，對(duì)上屏蔽操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)的差異，提供安全性、高性能、高擴(kuò)展性、可管理性等方面的可靠保障；有效地驅(qū)動(dòng)了后端圖書(shū)管理應(yīng)用系統(tǒng)，形成了統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的運(yùn)作過(guò)程；并且在RFID硬件系統(tǒng)與現(xiàn)有的圖書(shū)管理系統(tǒng)得以完好融合的同時(shí)，還能夠保證兩者的獨(dú)立性和健全性。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建簡(jiǎn)單而快速，開(kāi)發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)成本低，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。